Here, we report preparation of cyan ceramic nano-pigment for inkjet printing and the Ni substitutional effects on the cyan color. $MgAl_2O_4$ was selected as the crystalline host network for the synthesis of nickel-based cyan ceramic nano-pigments. Various compositions of $Ni_xMg_{1-x}Al_2O_4$ ($0{\leq}x{\leq}1$) powders were prepared using the polymerized complex method. The powder was then preheated at $400^{\circ}C$ for 5 h and finally calcined at $1000^{\circ}C$ for 5 h. XRD patterns of $Ni_xMg_{1-x}Al_2O_4$ showed a single phase of the spinel structure in all the compositions. The particle sizes ranged from 20 to 50 nm in TEM observations. The characteristics of the color tones of $Ni_xMg_{1-x}Al_2O_4$ were analyzed by UV-Visible spectroscopy and CIE $L^*a^*b^*$ measurement. CIE $L^*a^*b^*$ measurement results indicate that the pigment color changes from light cyan to deep cyan due to the decrease of the $a^*$ and $b^*$ values with an increase of an Ni substitutional amount. In addition, the thermal stability and the binding nature of $Ni_xMg_{1-x}Al_2O_4$ are also discussed using TG-DSC and FT-IR results respectively.
Ink-jet printing technology has been widely attractive due to its facility for direct and fine printing on various substrates. Recent studies have focused on expanding the application of ink-jet printing technology from general consumer use and design companies to the prototype production of precision parts and parts manufacturing. The use of ink-jet printing technology in decorated tableware, tiles, and other ceramic products also has many advantages. The printing process is fast and can be adaptable to various kinds of objects because there is no direct contact point between the printer and the substrates to be printed. For application to ceramic product decoration, inks containing highly dispersed inorganic nano-pigments are required. Here we report the synthesis and characterization of blue $CoAl_2O_4$ nanopigment for ink-jet printing. Blue ceramic ink based on the obtained $CoAl_2O_4$ pigment was prepared by dissolving $CoAl_2O_4$ pigment in a mixed solution of ethylene glycol and ethanol with volume ratios of 7:3 and 8:2, respectively, to obtain the appropriate viscosity for ink-jet printing. The ink solution contained 15 wt% of $CoAl_2O_4$ pigment and Cetyltrimethyl ammonium bromide(CTAB) and Sodium dodecyl sulfate(SDS) as dispersive agents. The prepared blue ceramic ink was stably jetted and formed a sphere-shaped droplet from an ink-jet printer.
Ceramic nano pigments have attracted much interest owing to recent demand for nontoxic, heavy metal-free pigments. In general, ceramic pigments must possess thermal stability at high temperature, however nanosized powder easily undergoes aggregation at high temperature, and its color turns. serveral groups have focused on to minimize agglomeration and oxidation, a core-shell structure with a silica coating is suggested. In this review, we introduce the reported the trend of nano-ceramic powders and we summarized method improve color and physical properties throuth morphology control and ceramic coating technology.
In this study, the properties of blue inorganic nano-pigments with a spinel structure were systematically investigated. We report the preparation of a blue ceramic nano-pigment and the Co and Ni substitutional effects on the blue color. $MgAl_2O_4$ was selected as the crystalline host network for the synthesis of cobalt and nickel-based blue ceramic nano-pigments. Various compositions of $Co_xMg_{1-x}Al_2O_4$ and $Ni_xMg_{1-x}Al_2O_4$ ($0{\leq}x{\leq}1$) powders were prepared using apolymerized complex method. The obtained powder was preheated at $400^{\circ}C$ for 5 h and then calcined at $1000^{\circ}C$ for 5 h. XRD patterns of the (Co,Mg)$Al_2O_4$ and (Ni,Mg)$Al_2O_4$ samples showed a single phase of the spinel structure in all compositions. TEM results indicated nano-sized pigments for (Co,Mg)$Al_2O_4$ and (Ni,Mg)$Al_2O_4$ with a particle size ranging from 20 to 50 nm. The characteristics of the color tones of (Co,Mg)$Al_2O_4$ and (Ni,Mg)$Al_2O_4$ were analyzed by CIE $L^*a^*b^*$ measurements. In addition, the thermal stability and the binding characteristics of (Co,Mg)$Al_2O_4$, (Ni,Mg)$Al_2O_4$ are discussed in terms of the TG-DSC and FT-IR results, respectively.
Zhang, Jingjing;Park, Yeong Min;Tan, Xing Yan;Bae, Mun Ki;Kim, Dong Jun;Jang, Tae Hwan;Kim, Min Su;Lee, Seung Whan;Kim, Tae Gyu
Journal of Ceramic Processing Research
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v.20
no.6
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pp.589-596
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2019
Pigments with minute particle sizes, such as carbon black (CB) and pigment red 48:2 (P.R.48:2), are the most important types of pigment and have been widely used in many industrial applications. However, minute particles have large surface areas, high oil absorption and low surface energy. They therefore tend to be repellent to the vehicle and lose stability, resulting in significant increases in viscosity or reaggregation in the vehicle. Therefore, finding the best way to improve the dispersion properties of minute particle size pigments presents a major technical challenge. In this study, minute particle types of CB and P.R.48:2 were treated with nitrogen gas plasma generated via radio frequency-plasma enhanced chemical vapor deposition (RF-PECVD) to increase the dispersion properties of minute particles in deionized (DI) water. The morphologies and particle sizes of untreated and plasma treated particles were evaluated using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The average distributions of particle size were measured using a laser particle sizer. Fourier transform infrared spectroscopy was carried out on the samples to identify changes in molecular interactions during plasma processing. The results of our analysis indicate that N2 plasma treatment is an effective method for improving the dispersibility of minute particles of pigment in DI water.
The advantage of ceramic ink-jet printing technology is the accurate and fast printing process of digital images for various products. For digital ink-jet printing applications, ceramic ink requires proper viscosity and surface tension, along with dispersion stability of the inorganic pigments. The purpose of this study is the formulation of an environment-friendly ceramic ink with a water-based system; using nano-sized $CoAl_2O_4$ pigment as a raw material, ink should have dispersion stability to prevent nozzle clogging during ink-jet printing process. In addition, the surface tension of the ceramic ink was optimized with the polysiloxane surfactant according to the surface tension requirement (20 - 45 mN/m) for ceramic ink-jet printing; by adjusting the viscosity with poly ethylene oxide, jetting behavior of the ceramic ink was investigated according to changes in the physical features through drop watcher measurement.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.23
no.5
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pp.255-264
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2013
Cobalt aluminate ($CoAl_2O_4$) is a highly stable pigment with excellent resistance to light, weather, etc., which has resulted in widespread use as a ceramic pigment. Due to the unique optical characteristics, $CoAl_2O_4$ is generally used as a coloring agent to decorate porcelain products, glass, paints and plastics. Here, $CoAl_2O_4$ pigments were synthesized by polymerized complex method and solid state reaction. Then $CoAl_2O_4$ pigment were grinded using the attrition milling with 1 mm size zirconia ball for 3 hours. The attrition milling process was performed at the constant speed of 800 rpm and ball to powder weight ratio (BPR) was 100 : 1. The characteristics of synthesized pigment were analyzed by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), particle size analyser (PSA) and CIE $L^*a^*b^*$. The XRD patterns of $CoAl_2O_4$ show single phase spinel structure. The particle size of $CoAl_2O_4$ measured by FE-SEM, TEM and PSA analysis was in the range of 100~200 nm. The blue color of obtained $CoAl_2O_4$ pigments could be confirmed through CIE $L^*a^*b^*$ measurement.
This work describes the coloration, chemical stability of $SiO_2$ and $SnO_2$-coated blue $CoAl_2O_4$ pigment. The $CoAl_2O_4$, raw materials, were synthesized by a co-precipitation method and coated with silica ($SiO_2$) and tin oxide ($SnO_2$) using sol-gel method, respectively. To study phase and coloration of $CoAl_2O_4$, we prepared nano sized $CoAl_2O_4$ pigments which were coated $SiO_2$ and $SnO_2$ using tetraethylorthosilicate, $Na_2SiO_3$ and $Na_2SiO_3$ as a coating material. To determine the stability of the coated samples and their colloidal solutions under acidic and basic conditions, colloidal nanoparticle solutions with various pH values were prepared and monitored over time. Blue $CoAl_2O_4$ solutions were tuned yellow color under all acidic/basic conditions. On the other hand, the chemical stability of $SiO_2$ and $SnO_2$-coated $CoAl_2O_4$ solution were improved when all samples pH values, respectively. Phase stability under acidic/basic condition of the core-shell type $CoAl_2O_4$ powders were characterized by transmission electron microscope, X-ray diffraction, CIE $L^*a^*b^*$ color parameter measurements.
Inkjet printing is a widespread technology, offering advantages such as high-quality decoration, a continuous process, and the accurate direct reproduction of patterns or pictures. In inkjet printing technology, the dispersion stability of ceramic ink is one of the most important factors. In this study, the dispersion stability of blue $CoAl_2O_4$ ink for ceramic inkjet printing is systematically investigated. Blue $CoAl_2O_4$ pigment was synthesized by a solid-state reaction and then milled to less than 300nm in size. In order to investigate the influence of the viscosity on the dispersion stability, two types of $CoAl_2O_4$ ceramic inks (termed here Blue L and Blue H) were prepared using different volume ratios of ethylene glycol and ethanol. The Blue L and Blue H ink solutions contained cetyltrimethylammonium bromide(CTAB) as a dispersive agent. The viscosity, surface tension and jetting stability of the $CoAl_2O_4$ ceramic inks were analyzed using a rheometer, a surface tension meter and a dropwatcher. The dispersion stability of the $CoAl_2O_4$ ceramic ink was investigated by a multiple light-scattering method. Blue H, a ceramic ink with higher viscosity, showed much better dispersion stability than the Blue L ceramic ink.
This manuscript reports on compared color evolution about phase transformation of ${\alpha}-FeOOH@SiO_2$ and ${\beta}-FeOOH@SiO_2$ pigments. Prepared ${\alpha}$-FeOOH and ${\beta}$-FeOOH were coated with silica for enhancing thermal properties and coloration of both samples. To study phase and color of ${\alpha}$-FeOOH and ${\beta}$-FeOOH, we prepared nano sized iron oxide hydroxide pigments which were coated with $SiO_2$ using tetraethylorthosilicate and cetyltrimethyl-ammonium bromide as a surface modifier. The silica-coated both samples were calcined at high temperatures (300, 700 and $1000^{\circ}C$) and characterized by scanning electron microscopy, CIE $L^*a^*b^*$ color parameter measurements, transmission electron microscopy and UV-vis spectroscopy. The yellow ${\alpha}$-FeOOH and ${\beta}$-FeOOH was transformed to ${\alpha}-Fe_2O_3$ with red, brown at 300, $700^{\circ}C$, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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